Для определения плотности строительных материалов, их насыпного и объемного весов используется у-адсорбционный метод, основанный на измерении степени ослабления у-излучений при прохождении их через слой материала заданной толщины. В качестве источников у-излучений используют радиоактивные изотопы Со-60 и Сэ-137.
Измерение объемного веса материалов может осуществляться по трем схемам просвечивания: бесконечная геометрия, когда источник и детектор находятся в объеме исследуемого материала, полу-бесконечная геометрия, когда источник излучений находится в материале, а детектор на поверхности бесконечного полупространства, и барьерная геометрия, при которой источник и детектор располагаются с противоположных сторон слоя исследуемого материала.
Просвечивание материала осуществляется узким пучком, когда на детектор не попадают рассеянные у-излучения, и широким пучком, когда детектор дополнительно регистрирует и рассеянное у-излучение.
Для создания узкого пучка у-излучений используют коллимирующие устройства, представляющие собой свинцовые диафрагмы толщиной 50 мм с соосными коллимационными каналами диаметром 10 мм. Диафрагмы располагают по обе стороны просвечиваемой конструкции (черт. № 178) с таким расчетом, чтобы коллимационные каналы были на одной оси источника и детектора излучений.
При просвечивании материала узким пучком ослабление у-излучений, прошедших через слой материала заданной толщины, может быть выражено экспоненциальной зависимостью.
черт. № 178. Схема определения объемного веса бетона:
а - а условиях узкого пучка 7 -излучений; б — в условиях широкого пучка 7 -излучений; 1 — источник 7 -излучений; 2 — защитный контейнер; 3 — бетонный образец; 4 — свинцовая диафрагма; 5 — детектор 7 -излучений; 6 — пересчетное устройство
Определение объемного веса бетона у-адсорбционным методом может производиться и графическим путем. Для построения тари-ровочных зависимостей изготовляют образцы с заданным объемным весом таких же размеров, как и толщина контролируемого бетона. Затем эти образцы просвечиваются у-излучениями от заданного источника, и по результатам просвечивания строится тарировочная кривая.
Просвечивание изделий и конструкций производят по узлам координатной сетки, которая разбивается с двух противоположных сторон испытуемой конструкции.
Для просвечивания бетона широким пучком размеры образцов в плоскости, перпендикулярной направлению просвечивания, должны быть не менее 20×20 см.
Окончательное значение объемного веса в образце, изделии или строительной конструкции определяется путем усреднения результатов частных измерений, полученных по узлам координатной сетки.
Контроль при формовании изделий. При формовании железобетонных изделий часто возникает необходимость в определении степени уплотнения бетонной смеси.
Контроль за равномерностью уплотнения изделий большой толщины и особенно изделий с переменным сечением представляет для технологов значительные трудности, поэтому внедрение радиометрических методов контроля в технологический процесс формования изделий является весьма перспективной задачей.
Уже сейчас степень уплотнения бетонной смеси при ее формовании можно определить по величине ослабления у-излучений, прошедших через определенный слой бетонной смеси.
При сквозном просвечивании бетонной смеси у-лучи регистрируются счетчиками с радиометром, установленным с противоположной стороны формы. Измерение интенсивности у-лучей производится непрерывно от начала до конца уплотнения бетонной смеси.
В начальный период уплотнения регистрируемая интенсивность у-лучей будет уменьшаться, затем через некоторый промежуток времени в зависимости от подвижности бетонной смеси и конкретных условий производства станет постоянной. Время от начала уплотнения до момента, когда интенсивность у-излучений будет постоянной, и является оптимальным временем уплотнения, при котором достигается максимальная плотность бетонной смеси.
Применение метода сквозного просвечивания позволяет не только контролировать степень уплотнения бетонной смеси, но также и автоматизировать процесс уплотнения. Для этой цели в ЛК ВВИА им. А. Ф. Можайского была разработана схема, по которой информация максимального значения плотности бетонной смеси выражается через определенное значение электрического напряжения, снимаемого с радиометра. Заданная величина напряжения фиксируется сигналом в амплитудном дискриминаторе. Сигнал поступает в блок усиления, затем на контактор, который и выключает вибратор.
При определении плотности смеси в крупногабаритных конструкциях, не имеющих свободного доступа к боковым поверхностям (попарное формование длинномерных изделий на стендах в дорожных покрытиях и т. д.), может быть использован метод рассеяния (черт. № 179). В настоящее время для определения плотности бетонной смеси в дорожных покрытиях методом рассеяния используются радиоактивные плотномеры, разработанные в институтах.
При бетонировании массивных монолитных конструкций контроль степени уплотнения может осуществляться с помощью радиоактивных зондов и плотномеров. В институте разработан радиоактивный плотномер РП-3, работающий на принципе поглощения бетонной смесью излучений радиоактивного источника, расположенного в наконечнике штыря (черт. № 180). Радиоактивный плотномер состоит из металлического штыря длиной до 40 см, на конце которого размещается источник у-излучений, горизонтальных плеч, внутри которых расположены счетчики импульсов. Горизонтальные плечи закреплены на трубке с рукояткой. От счетчиков импульсов через трубку проходят провода, соединяющие их с пультом регистрации излучений.
черт. № 179. Схема радиометрической установки для определения плотности бетона методом рассеяния:
а — прибор ИОВ-2; б — прибор для работы в труднодоступных местах; 1 — свинцовый экран; 2 — радиоактивный источник; 3 — газовые счетчики; 4 — радиометр; 5 — бетонный элемент; 6 — кожух
При определении объемного веса штырь погружается в бетонную смесь до уровня горизонтальных плеч. Импульсы от источника у-излучений регистрируются пультом, находящимся в ящике оператора. Продолжительность измерения составляет 30-40 сек при точности измерений до 2%. Средняя величина объемного веса бетонной смеси в блоке бетонирования определяется по формуле
